Unosteoclasto, do grego "óso" (Οστό) e "roto" (κλαστός), é un tipo de célula dotecido óseo que destrúe o tecido óseo durante a súa remodelación, eliminando a súa matriz mineralizada e degradando a parte orgánica da matriz (fundamentalmentecoláxeno). Este proceso denomínasereabsorción ósea ouresorción ósea. Os osteoclastos foron descubertos por Kolliker en 1873.[1] Os osteoclastos eosteoblastos controlan a cantidade de tecido óseo: os osteoblastos formanóso, e os osteoclastos reabsórbeno. Os osteoclastos están formados pola fusión de células da liña celularmonocito-macrófago.[2] Os osteoclastos caracterízanse pola intensa expresión das proteínasfosfatase ácida tartarato resistente (TRAP) ecatepsina K.
Os osteoclastos son células grandes de ata 40micrómetros de diámetro. Conteñen de 15 a 20 núcleos ovais estreitamente empaquetados. Atópanse en cavidades da superficie do óso denominadaslagoas deHowship. Caracterízanse por ter uncitoplasma cunha aparencia "escumosa" homoxénea. Este aspecto débese á alta concentración devesículas evacúolos. Estes vacúolos sonlisosomas cheos defosfatase ácida. O seuretículo endoplasmático rugoso está disperso, e oaparato de Golgi é extenso.[3][4][5]
Nos lugares de reabsorción activa de óso, os osteoclastos forman unhamembrana plasmática especializada, chamada o "bordo con volantes," que toma contacto coa superficie do tecido óseo.[2] Este bordo tan peculiar, que facilita a eliminación da matriz do óso, é característico dos osteoclastos que están realizando unha activa reabsorción ósea. O bordo incrementa a área superficial en contacto co óso para realizar a reabsorción. A porción mineral da matriz (chamadahidroxiapatito) contén iónscalcio efosfato. Estes ións son absorbidos en pequenasvesículas durante aendocitose, as cales se moven a través da célula e finalmente son liberadas nofluído extracelular, facendo que se incrementen os niveis destes ións nosangue.
Desde que se descubriron en 1873 houbo un considerable debate sobre a súa orixe. As teorías dominantes eran tres: de 1949 a 1970 a máis aceptada era que tiñan unha orixe no tecido conectivo, o que significaba que ososteoblastos e os osteoclastos eran da mesma liñaxe celular, e que os osteoblastos se fusionaban para formar osteoclastos. En certos momentos os osteoclastos disociábanse e orixinaban osteoblastos, os cales á súa vez orixinabanosteocitos. Na década de 1970 fíxose predominante a teoría bifilética; que supoñía que osteoblastos e osteoclastos eran de diferente liñaxe. Foi a comezos de 1980 cando se recoñeceu finalmente que o sistema fagocítico dos monocitos era o precursor dos osteoclastos.[6] A formación dos osteoclastos require a presenza doligandoRANK (receptor activador do factor nuclear κβ) e ofactor estimulante das colonias de macrófagos (M-CSF). Estas proteínas unidas a membrana son producidas polascélulas estromáticas veciñas e polososteoblastos, o que require un contacto directo entre estas células e os precursores dos osteoclastos.
O factor estimulante das colonias de macrófagos (M-CSF) actúa por medio do seu receptor sobre os osteoclastos, e o receptor 1 do factor estimulante das colonias (c-fms), un receptortirosina quinase transmembrana, orixina a activación dunsegundo mensaxeiro da tirosina quinase Src. Ambas as moléculas son necesarias para a osteoclastoxénese e están moi implicadas nadiferenciación celular das células derivadas da liña monocito/macrófago.
ORANKL é membro dafamilia do factor de necrose tumoral (TNF), e é esencial na osteoclastoxénese. Os ratos que teñen eliminada (knockout) a expresión do RANKL mostran unfenotipo deosteopetrose e defectos na erupción dos dentes, xunto coa ausencia ou deficiencia de osteoclastos. O RANKL activa o NF-κβ (factor nuclear κβ) e o NFATc1 (factor nuclear de células T activadas citoplásmicocalcineurina-dependente 1) por medio doRANK. A activación do NF-κβ é estimulada case inmediatamente despois de que ocorra a interacción RANKL-RANK. A estimulación do NFATc1, polo contrario, empeza ~24–48 horas despois de que ocorra a interacción e a súa expresión é dependente do RANKL.
A diferenciación dos osteoclastos é inhibida polaosteoprotexerina (OPG), que é producida polos osteoblastos e que se une ao RANKL impedindo así a súa interacción co RANK.
Unha vez activados, os osteoclastos móvense porquimiotaxe a áreas onde hai microfracturas no óso. O osteoclasto sitúase nunha pequena cavidade chamada lagoa de Howship, orixinada pola dixestión do material óseo que hai debaixo. A chamadazona de selaxe é a zona onde a membrana plasmática do osteoclasto se aplica sobre o tecido óseo. As zonas de selaxe están limitadas por bandas de estruturas de adhesión especializadas chamadaspodosomas. Aadhesión á matriz do óso está facilitada por receptores de integrinas, como αvβ3, e por medio de secuencias de aminoácidos específicas con motivos arxinina-glicina-aspartato que se encontran nas proteínas da matriz ósea, como aosteopontina. Grazas á acción daanhidrase carbónica, que cataliza a reacción H2O + CO2 → HCO3- + H+, o osteoclasto libera H+, que pasa a través dobordo de volantes á cavidade de reabsorción, acidificando e axudando á disolución da matriz mineralizada do óso, que se disolve formandoCa2+, H3PO4, H2CO3, auga e outras substancias. Está documentado que as disfuncións no funcionamento da anhidrase carbónica causan algunhas formas deosteopetrose. Os H+ son bombeados en contra dun forte gradiente de concentración porbombas de protóns, especificamente unhaATPase vacuolar. Este encima foi estudado como unha posible vía de prevención daosteoporose. Ademais, libéranse variosencimas hidrolíticos, como os membros dos grupos dascatepsinas e das metaloproteases da matriz (MMP), para dixerir os compoñentes orgánicos da matriz. Estes encimas son liberados no compartimento porlisosomas. Destes encimas hidrolíticos o máis importante é acatepsina K.
Acatepsina K é unha cisteína protease similar ápapaína colaxenolítica que se expresa principalmente nos osteoclastos, e secrétase na cavidade de reabsorción. As mutacións noxene dacatepsina K están asociadas con picnodisostose, unha osteopetrose hereditaria, caracterizada pola perda da expresión de catepsina K funcional. Experimentos coa técnicaknockout coa catepsina K en ratos orixináronlles un fenotipo osteopetrótico, o cal é compensado parcialmente por un incremento na expresión dourasproteases distintas da catepsina K e un aumento da osteoclastoxénese.
A catepsina K ten unha actividadde encimática óptima en condicións ácidas. Sintetízase como unproencima cun peso molecular de 37kDa, e actívase por activación por escisión autocatalítica, transformándose na forma madura activa cun peso molecular de ~27kDa.
Nos osteoclastos a catepsina K funciona no proceso de reabsorción ósea. O osteoclasto polarízase no lugar de reabsorción e secrétase a catepsina K desde obordo de volantes ácavidade de reabsorción. Alí, é a principalprotease implicada na degradación do coláxeno de tipo I e outras proteínas non colaxénicas, as cales foran desmineralizadas polo ambiente ácido creado na cavidade de reabsorción. Desde a cavidade de reabsorción a catepsina K migra a través do bordo de volantes, ao osteoclasto por medio de vesículas intercelulares e é despois liberada polodominio secretor funcional. Dentro destas vesículas intercelulares, a catepsina K, xunto coa xeración deespecies reactivas do osíxeno polafosfatase ácida tartarato resistente, degrada os produtos da reabsorción do óso.
Os osteoclastos expresan moitas outrascatepsinas. Entre elas están acatepsina B,C, D, E, G, e L. As funcións destascisteína proteases easpártico proteases xeralmente se descoñecen no óso, e exprésanse a niveis moito máis baixos ca a catepsina K.
Asmetaloproteinases da matriz (MMPs) son unha familia de máis de 20 endopeptidases dependentes decinc. O papel das metaloproteinases da matriz (MMPs) na bioloxía dos osteoclastos está mal definido, pero noutros tecidos foron asociadas con actividades que promoven tumores, como a activación defactores de crecemento e requírense para a formación demetástases tumorais e aanxioxénese.
AMMP-9 está asociada co microambiente do óso. Exprésase polos osteoclastos, e é necesaria para a migración dos osteoclastos, e é unha poderosa xelatinase. Os ratos transxénicos aos que lles falta a MMP-9 presentan defectos no desenvolvemento óseo, a anxioxénese intraósea, e a reparación de fracturas.
AMMP-13 crese que está implicada na reabsorción do óso e na diferenciación dos osteoclastos, xa que os ratosknockout mostran cantidades diminuídas de osteoclastos, osteopetrose, e menor reabsorción ósea.
As MMPs expresadas polos osteoclastos inclúen a MMP-9, -10, -12, e -14. Excepto da MMP-9, pouco se sabe da súa relevancia para o osteoclasto, aínda que se atoparon altos niveis de MMP-14 na zona de selaxe.
Os osteoclastos están regulados por variashormonas, entre as que están ahormona paratiroide (PTH) daglándula paratiroide, acalcitonina da glándula tiroide, e ofactor de crecemento interleucina 6 (IL-6). Esta última hormona, aIL-6, é un dos factores que interveñen naosteoporose, que consiste nun desequilibrio entre a reabsorción ósea e a formación de óso. A actividade dos osteoclastos está tamén mediada pola interacción de dúas moléculas producidas polos osteoblastos, aosteoprotexerina e oligando RANK. Estas moléculas tamén regulan a diferenciación dos osteoclastos.[7]
Un osteoclasto é tamén un instrumento cirúrxico utilizado para fracturar e reaxustar ósos. Para non confundila con este instrumento a célula foi denominada orixinalmente ostoclasto. Pero cando este instrumento cirúrxico caeu en desuso, a célula adquiriu o seu nome actual de osteoclasto.
